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JP6657205B2 - ポリウレタン発泡体用親水性プレポリマー - Google Patents

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Description

実施形態は、快適用途用のポリウレタン発泡体層を形成するのに使用するための親水性プレポリマーに関する。例示的な快適用途として、枕、マットレストッパ―、及びマットレスが挙げられる。
メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）から誘導されたイソシアネート末端プレポリマーを使用して形成されたポリウレタンポリマーは、国際公開第２００４／０７４３４３号で論じられている。しかしながら、快適用途において使用するために特別に最適化されたポリウレタン発泡体を形成するのに使用するための親水性プレポリマーが求められている。特に、枕、マットレストッパ―、及びマットレスにおけるポリウレタン発泡体は、熱を蓄える傾向があり、このことは、使用者が使用中に不快な温度上昇を感じるという欠点を有する。
実施形態は、２０重量％〜８０重量％の水性成分及び２０重量％〜８０重量％の親水性イソシアネート末端プレポリマー成分を含む第１の組成物の反応生成物を含む快適用途用のポリウレタン発泡体を提供することにより実現することができる。水性成分は、水性成分の全重量に対して少なくとも９０重量％の水を含み、親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、１重量％〜１５重量％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分を含む第２の組成物の反応生成物である。イソシアネート成分は、少なくとも９０重量％のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、及び１：１より大きく１０：１未満の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体に対する４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の重量比を有し、イソシアネート反応性成分は、ポリエチレングリコール及び３０００ｇ／モル〜７５００ｇ／モルの分子量及び少なくとも５０重量％のポリオキシエチレン含有量を有するポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールを含み、親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、第２の組成物の全重量に対して４５重量％〜７５重量％のポリオキシエチレン含有量を有する。
実施形態は、親水性プレポリマーを使用して形成されるポリウレタン系発泡体に関する。親水性プレポリマーとは、疎水性プレポリマーとは反対に、水に対する強い親和性に関するかまたはその親和性を有するポリウレタン化学（すなわち、イソシアネート部分とヒドロキシル基などの活性水素基との反応）に基づくイソシアネート末端プレポリマーを意味する。快適用途に使用されるポリウレタン系発泡体とは、枕及びマットレスなどの快適用途において熱的快適性及び湿度を改善するために、表面トッパーまたはコア材料として使用するためのポリウレタン反応化学を利用する発泡体を意味する。実施形態に関して、発泡体は、少なくともイソシアネート末端プレポリマー及び水の非ゲル系反応生成物と定義される。改善された熱的快適性は、２．０Ｊ／ｇ＊℃より大きい（例えば、２．１〜８．０Ｊ／ｇ＊℃、２．２〜４．０Ｊ／ｇ＊℃、２．５〜３．５Ｊ／ｇ＊℃、２．７〜３．２Ｊ／ｇ＊℃など）比熱及び０．０５Ｗａｔｔ／ｍ＊°Ｋより大きい（例えば、０．０５〜０．２００、０．０８〜０．１８０など）の熱伝導率を示すものとして定義される。
発泡体は、４．０〜９．０ｌｂ／ｆｔ３ （すなわち、６４．１ｋｇ／ｍ ３ 〜１４４．２ｋｇ／ｍ ３ ）の範囲の密度を有してよい。測定された水吸収に関して、発泡体は、室温で１分間水に浸漬した後に３００％〜７００％の重量変化を示してよい。発泡体は、１．５〜３．５ｓｃｆｍ（すなわち、２．５ｍ ３ ／ｈｒ〜５．９ｍ ３ ／ｈｒ）の空気流を示してよい。発泡体は、室温で２４時間維持された場合、２４．５℃未満の表面温度を示してよい。例えば、室温が２３℃の場合、発泡体は、室温未満となるように、２３℃未満（例えば、２０．０℃〜２２．８℃）の表面温度を有してよい。室温が２２℃の場合、発泡体は、室温よりも０．２℃〜２．０℃だけ（例えば、０．２℃〜１．０℃、０．２℃〜０．５℃など）低い表面温度を示してよい。
ポリウレタン発泡体は、少なくとも水性成分及び親水性イソシアネート末端プレポリマー成分を含む組成物の反応生成物である。また、ポリウレタン発泡体を形成するための組成物は、０．１重量％〜１０重量％の量の添加剤成分を含んでよい。例えば、添加剤成分として、界面活性剤、染料、顔料、芳香剤、酸化防止剤、及び／または触媒を挙げることができる。
親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、１重量％〜１５重量％（例えば、５重量％〜１０重量％、６重量％〜８重量％など）の遊離ＮＣＯ含有量を有し、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分の反応生成物である。少なくとも９０重量％（例えば、少なくとも９５重量％及び／または少なくとも９９重量％）のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）及び１：１より大きく１０：１未満の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体に対する４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の重量比を含むイソシアネート成分。具体的には、４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の量は、２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の量より多い（例えば、２〜８倍多く、３〜７倍多く、３〜６倍多く、及び／または３〜５倍多い）。イソシアネート反応性成分は、ポリエチレングリコール及びポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールを含み、ポリオキシプロピレン−ポリエチレンポリオールは、３０００ｇ／モル〜７０００ｇ／モル（例えば、４０００ｇ／モル〜６０００ｇ／モル）の分子量及び少なくとも５０重量％（例えば、５５重量％〜８５重量％、６０重量％〜８０重量％、６５重量％〜８０重量％、７０重量％〜８０重量％、及び／または７４重量％〜７６重量％）のポリオキシエチレン含有量を有する。親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、第２の組成物の全重量に対して、４５重量％〜７５重量％（例えば、５０重量％〜７５重量％、５５重量％〜７０重量％、及び／または６０重量％〜６５重量％）の全ポリオキシエチレン含有量を有する。
水性成分
水性成分は、ポリウレタン発泡体を形成するための組成物の全重量の２０重量％〜８０重量％を占める。例えば、水性成分は、ポリウレタン発泡体を形成するための組成物の全重量に対して、３０重量％〜７０重量％、４０重量％〜６０重量％、及び／または４５重量％〜５５重量％の量で存在する。水性成分は、水性成分の全重量に対して、少なくとも９０重量％の水である。水に加えて、水性成分は、充填剤、溶媒、難燃剤、及び／またはポリウレタン発泡体に使用するためにその技術で知られている他の添加剤などの少なくとも１つの添加剤を含んでいてよい。
親水性イソシアネート末端プレポリマー成分
親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、ポリウレタン発泡体を形成するための組成物の全重量の２０重量％〜８０重量％を占める。例えば、親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、ポリウレタン発泡体を形成するための組成物の全重量に対して、３０重量％〜７０重量％、４０重量％〜６０重量％、及び／または４５重量％〜５５重量％の量で存在する。親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分を含む、プレポリマーを形成するための組成物の反応生成物である。
イソシアネート成分は少なくとも９０重量％のＭＤＩを含み、そのうち４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の量は、２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の量より多い。例示的な実施形態によれば、ＭＤＩの４，４’異性体及び／またはＭＤＩの２，４’異性体で占められないイソシアネート成分のバランスとして、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、メチレンジフェニルイソシアネートのカルボジイミドまたはアロホネートまたはウレトンイミン付加物、及びこれらの混合物を挙げることができる。例示的な実施形態において、イソシアネート成分は、トルエンジイソシアネートが親水性イソシアネート末端プレポリマー成分から排除されるように、本質的にＭＤＩからなる。イソシアネート成分は、プレポリマーを形成するための組成物の全重量に対して、３０重量％〜６０重量％の量で存在してよい。
イソシアネート反応性成分は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ及びポリオキシエチレングリコールとしても知られる）を含む。ポリエチレングリコールは、５００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量（例えば、５００ｇ／ｍｏｌ〜１５００ｇ／ｍｏｌ、７５０ｇ／ｍｏｌ〜１２５０ｇ／ｍｏｌ、９００ｇ／ｍｏｌ〜１１００ｇ／ｍｏｌなど）を有してよい。ポリエチレングリコールは、プレポリマーを形成するための組成物中の主成分であってよい。主成分とは、その成分の量が他の成分のそれぞれの量より多いことを意味する（すなわち、ポリエチレングリコールは、プレポリマーを形成するための組成物中で最も高い重量パーセントを有する）。ポリエチレングリコールは、組成物の全重量の４０重量％〜６５重量％（例えば、４５重量％〜６５重量％、４５重量％〜６０重量％、５０重量％〜５５重量％など）を占めてよい。ポリエチレングリコールの量は、イソシアネート成分の全量より多くてもよい。
イソシアネート反応性成分は、３０００ｇ／モル〜７５００ｇ／モルの分子量及びポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオールの全重量に対して少なくとも５０重量％のポリオキシエチレン含有量を有するポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールを更に含む）。ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールは、１．６〜８（例えば、１．６〜３．５）の公称ヒドロキシル官能価を有してよい。合計１００重量％に対するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオールの重量含有量の残りは、ポリオキシプロピレンで占められ、例えば、ポリオキシプロピレン含有量はポリオール中で少なくとも５重量％である。例えば、ポリオキシエチレン含有量は、５５重量％〜８５重量％、６０重量％〜８０重量％、６５重量％〜８０重量％、７０重量％〜８０重量％、及び／または７４重量％〜７６重量％であり、残りはポリオキシプロピレンである。プレポリマーを形成するための組成物は、プレポリマーを形成するための組成物の全重量の最低でも２重量％（例えば、２重量％〜１０重量％、２重量％〜７重量％、２重量％〜５重量％、及び／または３重量％〜５重量％）を含んでいてよい。
イソシアネート反応性成分は、少なくとも１つの他のポリエーテルポリオールを含んでいてよい。少なくとも１つの他のポリエーテルポリオールは、１．６〜８（例えば１．６〜３．５）の平均公称ヒドロキシル官能価及び１０００〜１２，０００（例えば、１，０００〜８，０００、１，２００〜６，０００、２，０００〜５，５００など）の数平均分子量を有してよい。更に、モノヒドロキシル物質及び低分子量ジオール及びトリオール物質またはアミンを含む、様々な官能価及びポリオキシエチレン含有量の他のポリエーテルポリオールの組み合わせを、プレポリマーを調製するための組成物に使用してよい。
プレポリマー成分の調製において、添加剤（プレポリマー及びポリウレタンの形成に使用するための当該技術で知られている添加剤など）を使用してよい。例えば、プレポリマー成分を形成するための組成物は、少なくとも１つの触媒、少なくとも１つの架橋剤、及び／または少なくとも１つの鎖延長剤を含んでいてよい。
親水性プレポリマーは、プレポリマーを形成するための組成物の全重量に対して、４５重量％〜７５重量％のポリオキシエチレン含有量を有する。親水性プレポリマーの遊離ＮＣＯ含有量は、１５重量％未満、１０重量％未満、及び／または８重量％未満（例えば、５重量％〜１５重量％、５重量％〜１３重量％、６重量％〜１１重量％、６重量％〜８重量％、６．５重量％〜７．５重量％など）であってよい。所望の遊離ＮＣＯ含有量に達するように、ポリイソシアネートをＭＤＩ系プレポリマーにバックブレンドしてもよい。
親水性プレポリマー成分は、イソシアネート成分及びポリオール成分を２０〜１００℃で組み合わせることにより調製してよい。所望により、親水性プレポリマー成分は、第３級アミンまたはスズ化合物などのウレタン形成触媒の存在下で調製してよい。全ジイソシアネート及び全ポリオールの相対量は、プレポリマーの所望の遊離ＮＣＯ含有量に達するように選択してよい。ジイソシアネートの当量は、ポリオールの当量より高くてよい。プレポリマーの調製は、当業者に公知であってよい。
組成物
親水性ポリウレタン発泡体は、反応条件下で、イソシアネート末端プレポリマーを水性成分と接触させることにより調製してよい。水性成分は主に水を含み、界面活性剤、触媒、増粘剤、着色顔料、充填剤、酸化防止剤、及び／または芳香剤などの少量の添加剤を含み得る。例示的な実施形態において、ポリウレタン発泡体は触媒の非存在下で調製される。ポリウレタン発泡体の製造において、水性混合物に対するイソシアネート末端プレポリマーの量の比は、得られるポリマーの目標密度及びその関連する物理的パラメータ及び／または組成物のイソシアネート含有量に応じて、ある範囲に亘って変化し得る。実施形態において、ポリウレタン発泡体は、２０重量％〜８０重量％の水性成分及び２０重量％〜８０重量％の親水性イソシアネート末端プレポリマー成分を含む組成物の反応生成物である。
親水性発泡体を調製しようとする場合、典型的には１００重量部のイソシアネート末端プレポリマーを１０〜５００（例えば、５０〜３００及び／または５０〜１５０）重量部の水相と混合し、反応させる。親水性プレポリマーを調製する例示的な実施形態において、イソシアネート末端プレポリマー成分を水相に入れる。例えば、５〜５０℃の温度の０．５〜５重量％の界面活性剤の水（すなわち、水性成分）溶液をイソシアネート末端プレポリマーに導入する。次に、得られた混合物を密閉モールド、開放モールド、または連続ライン注入領域に分配し、反応させる。
界面活性剤は、発泡体に、例えば、気泡構造及びサイズの良好な外観を提供するように選択してよい。界面活性剤は、崩壊及び／または発泡体の変形（分裂など）を最小限にすることができる。界面活性剤の例として、当業者に知られているものなどのポリエーテルシリコーン界面活性剤が挙げられる。界面活性剤は、界面活性剤を含む全水性成分１００重量部当たり、０．５〜４．０（例えば、０．７〜３．０、０．８〜２．０、０．９〜１．５、及び／または０．９〜１．２）重量部の量で水相に存在してよい。
界面活性剤及び水性成分の溶液は、（例えば、イソシアネート末端プレポリマーを添加する前またはイソシアネート末端プレポリマーを添加した後に）他の任意の添加剤を含んでいるかまたは他の任意の添加剤が添加されていてもよい。任意の添加剤として、例えば、反応生成物の硬化時間を改変し、発泡体の所望の物理的特性を達成するのを容易にする量で添加することができる少なくとも１つの触媒が挙げられ得る。適切な触媒として、例えば、イソシアネートとポリオールとの反応を促進するための当該技術で知られている物質が挙げられる。例えば、触媒として、重炭酸ナトリウム、第３級アミン、及び／または有機金属化合物が挙げられ得る。例示的な触媒として、ｎ−メチルモルホリン、ｎ−エチルモルホリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルブタンジアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルアミノエタノールアミン、ベンジリジメチルアミン、ジブチルスズジラウレート、及びオクタン酸第１スズが挙げられる。他の任意の添加剤として、充填剤、相変化材料、繊維、テキスタイル、脂肪油、架橋剤、及び／または機能性添加剤が挙げられ、これらは、改変された物理的性質が求められる場合に、（例えば、プレポリマー反応性成分中に）存在してよい。充填剤として、天然及び／または合成材料が挙げられ得る。例示的な充填剤として、木材系材料、コルク系材料、ケイ酸塩系材料、ガラス系材料、及び鉱物系材料が挙げられる。存在する他の任意の添加剤は、芳香剤、香料、及び／または香りにより検出され得る他の物質であり得る。
水相の粘度を制御し、例えば、充填剤または繊維の移動及び分配を促進することが望ましい場合に増粘剤が存在してよい。典型的な充填剤の例として、クレー、珪藻土、炭酸カルシウム、及び珪灰石などの鉱物繊維、例えばスチレン−ブタジエンなどの水性ラテックスが挙げられる。増粘剤の例は、キサンタンガムなどの天然生成物、またはＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙにより販売されているようなポリアクリルアミドポリマー及びゲルなどの化学剤である。存在してよい他の添加剤として、混合助剤及びとりわけ乳化剤が挙げられる。水性成分は、得られるポリマーの物理的性質を改変することを望む場合、繊維及び充填剤の他に、脂肪油及び機能性添加剤などの他の物質を導入するために使用され得る。
例示的な実施形態によれば、例えば、粘弾性ポリウレタン発泡体（粘弾性発泡体系マットレス及び枕）などの材料においてポリウレタン層として使用するための、及び／または粘弾性ポリウレタン発泡体などの材料の表面上のポリウレタン発泡体層として使用するための組成物を形成する冷却発泡体を形成するために、快適用途用に使用することができるポリウレタン。冷却発泡体はまた、枕、マットレス上層、またはマットレスにおける挿入物として表面上に含まれていてよい。
本明細書中の全ての部及び百分率は、他に示されない限り重量による。分子量の全ての記載は、他に示されない限り、数平均分子量に基づく。
以下の材料を主に使用する。
［表］
［表］
７重量％の目標平均ＮＣＯ含量を有するＭＤＩプレポリマー１を上記の表１に従って調製する。ＮＣＯ含量は、ＡＳＴＭ Ｄ５１５５に従って測定される。
プレポリマー配合物１に関して、上記の表１に従って、ＣＡＲＢＯＷＡＸ（商標）ＰＥＧ１０００及びＶＯＲＡＮＯＬ（商標）ＣＰ−１４２１の必要量を反応器に添加して第１の混合物を形成し、これを一晩、連続的な撹拌及び窒素パージをして８０℃に加熱する。次に、水含有量が２５０ｐｐｍ未満であることを確認するために測定した後、塩化ベンゾイルを第１の混合物に添加して第２の混合物を形成する。その後、第２の混合物を１５分間撹拌する。また、ＩＳＯＮＡＴＥ（商標）１２５Ｍ及びＩＳＯＮＡＴＥ（商標）５０ Ｏ、Ｐを４つ口フラスコに添加して第３の混合物を形成し、これを５５℃に加熱する。次に、第２の混合物を第３の混合物に添加して、得られた混合物を７５℃に加熱し、その温度で３時間維持する。その後、得られた混合物の温度を６０℃未満に下げ、プレポリマーをガラスボトルに入れる。
［表］
［表］
６．５重量％の目標平均ＮＣＯ含有量を有するＭＤＩプレポリマーＡを上記の表２に従って調製する。ＮＣＯ含量は、ＡＳＴＭ Ｄ５１５５に従って確認される。
プレポリマー配合物１に関して、上記の表２に従って、ＵＣＯＮ（商標）ＰＣＬ−２７０、及びＤＮＣ７７９．０１ポリオールの必要量を反応器に添加して第１の混合物を形成し、これを一晩、連続的な撹拌及び一晩窒素をして８０℃に加熱する。次いで、第２の混合物を１５分間撹拌する。次に、ＩＳＯＮＡＴＥ（商標）１２５Ｍ及びＩＳＯＮＡＴＥ（商標）５０ Ｏ、Ｐを４つ口フラスコに添加して第３の混合物を形成し、これを５５℃に加熱する。次に、第２の混合物を第３の混合物に添加し、得られた混合物を７５℃に加熱し、その温度で３時間維持する。その後、得られた混合物の温度を６０℃未満に下げ、プレポリマーをガラスボトルに入れる。
［表］
［表］
発泡体の調製例
以下の表４の以下の配合に従ってＭＤＩプレポリマー１及びＭＤＩプレポリマーＡを使用して発泡体サンプルを調製する。
界面活性剤は、Ｓｉｌｗｅｔ（登録商標）Ｌ−７６０５、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なポリエーテルシリコーン界面活性剤である。
Ａ側（ＭＤＩプレポリマー１またはＡ）及びＢ側（４９重量％の水に１重量％の界面活性剤の溶液）を１：１の比（プレポリマー：水性成分比）で混合カップに添加することにより、実施例１及び実施例Ａの発泡体サンプルを調製する。その成分を、実験室規模のスピードミキサーを用いて２０００ｒｐｍ及び周囲温度で２０秒間混合する。反応混合物をポリエチレンシートで内張りされたモールドに注ぐ。発泡が完了したら、発泡体をヒュームフードの下で一晩硬化させる。発泡体のスキン層を廃棄し、サンプルの残りを特性化する。発泡体は、試験前に少なくとも２４時間調整される。
実施例Ｂ、比較配合物の発泡体サンプルを、薄いプラスチックフィルムの内張り材料で内張りされた３８ｃｍ×３８ｃｍ×２４ｃｍ（すなわち、およそ１５インチ×１５インチ×９．５インチ）の木製箱を使用して箱発泡により調製する。高い回転速度での高せん断ミキサー（半径方向に延びる４つの方向のそれぞれに４つのピン）を用いて、周囲温度で１ガロンの容器内で成分を混合する。配合物の全質量は、約１．３ｐｐｈｐの水でのＶＥ発泡体配合物では２．５ｋｇであった。スズ触媒を除くイソシアネート反応性成分をまず１５秒間（２４００ＲＰＭ）混合する。次いで、スズ触媒を添加し、すぐに更に１５秒間（２４００ＲＰＭ）混合する。次に、イソシアネート成分を混合物に添加し、すぐに更に４秒間（３０００ＲＰＭ）混合する。次いで、混合物全体をプラスチックフィルムで内張りされた箱に注ぐ。発泡が完了したら、発泡体を更にヒュームフードの下で一晩硬化させる。発泡体のスキン層を廃棄し、サンプルの残りを特性化する。発泡体を試験前に少なくとも２４時間置くことができる。
実施例の評価
実施例１、Ａ、及びＢを以下のおおよその性質について評価する。
［表］
＊Ｎ／Ａ：利用不可
密度をＡＳＴＭ Ｄ３５７４に従って測定する。
水吸収を、２×２×１インチ（すなわち、５．１×５．１×２．５ｃｍ）の片に切断された乾燥／調整された発泡体サンプルについて測定する。発泡体サンプルの重量は、水中に１分間浸漬する前後で測定する。濡れた発泡体のサンプルの重量を、３０秒間水気を切った後に測定する。具体的には、水吸収は以下の式を使用して測定される。
熱伝導率は、定常状態条件下での単位温度勾配に起因して、単位表面に対して垂直方向の厚さを通して１フット及び１時間当たりの伝達される熱量ＢＴＵとして測定される（例えば、Ｂｔｕ＊ｉｎ／ｈｏｕｒ＊ｆｔ２＊°ＦまたはＷａｔｔ／（ｍ＊°Ｋ））。［Ｂｔｕ＊ｉｎ／ｈｏｕｒ＊ｆｔ２＊°Ｆ］から［Ｗａｔｔ／（ｍ＊°Ｋ）］への変換は、当業者によって理解されるであろう（例えば、約０．１４４の増倍率として）。熱伝導率の測定は、熱伝導の法則として知られているフーリエの法則に基づいて、Ｌａｓｅｒ Ｃｏｍｐ熱流束計を使用して行われる。測定は、２つの異なる温度（ｄＴ）で維持された２つの平らな等温プレートの間に発泡体サンプルを置くことにより行われる。典型的には、一方のプレートは「ホットプレート」と称され、他方のプレートは「コールドプレート」と称される。熱流束の測定は、７５°Ｆ（すなわち、２３．９℃）及び４０°Ｆ（すなわち、４．４℃）の試験温度差の平均試験温度で行われる。Ｌａｓｅｒ Ｃｏｍｐ熱流束計は、熱流を一方向のみで測定するので、フーリエの法則は以下のように簡単に記述できる。
式中、ｑ＝熱流束（Ｗ／ｍ２またはＢＴＵ／ｆｔ２）、λ＝熱伝導率（Ｗ／ｍ−ＫまたはＢＴＵ／ｈｒ−ｆｔ−Ｆ）、ｄＴ／ｄｘ＝ｘ方向の温度勾配（Ｋ／ｍまたはＦ／ｆｔ）。
乾燥サンプルの引裂抵抗を、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４、Ｔｅｓｔ Ｆに従って、クロスヘッド移動速度５００ｍｍ／ｍｉｎ（２０インチ／ｍｉｎ）で次の寸法：６×１×１インチｗ／１．５インチスリット（すなわち、１５．２×２．５×２．５ｃｍ ｗ／３．８ｃｍスリット）を有するスライスされた発泡体サンプルについて測定する。各サンプルについて４つの試料を記録したが、報告された値は平均である。
比熱は、材料の温度を摂氏１度上昇させるのに必要とされる材料１グラム当たりのジュール熱量として測定される。比熱測定は、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＤＳＣ Ｑ２０００シリーズ−０２０５を使用して行う。サファイア及びサンプルの稼働は両方とも等温モードで１０．００分間（変調ＤＳＣモード）行う。試料が分析されると、サファイアの校正された係数に各発泡体サンプルの値を乗じて、熱容量測定値を提供する。当業者に理解されるであろうが、ＫＣｐ＝既知のサファイアのＣｐ／サファイアのＣｐが認められる。２５℃における既知のサファイアは０．７７２９Ｊ／（ｇ）である。
Ｒａｙｔｅｋ Ｒａｙｎｇｅｒ製のハンドヘルド赤外線温度計を使用して、サンプルを周囲温度で２４時間曝した暴露した後、発泡体サンプルの表面温度を測定する。
本願は以下の発明に関するものである。
（１）快適用途用のポリウレタン発泡体であって、
２０重量％〜８０重量％の水性成分及び２０重量％〜８０重量％の親水性イソシアネート末端プレポリマー成分を含む第１の組成物の反応生成物を含み、
前記水性成分は、前記水性成分の全重量に対して少なくとも９０重量％の水を含み、
前記親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、１重量％〜１５重量％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分を含む第２の組成物の反応生成物であり、前記イソシアネート成分は、少なくとも９０重量％のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、及び１：１より大きく１０：１未満の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体に対する４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の重量比を有し、前記イソシアネート反応性成分は、ポリエチレングリコール及び３０００ｇ／モル〜７５００ｇ／モルの分子量及び少なくとも５０重量％のポリオキシエチレン含有量を有するポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールを含み、前記親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、前記第２の組成物の全重量に対して４５重量％〜７５重量％のポリオキシエチレン含有量を有する、ポリウレタン発泡体。
（２）前記ポリエチレングリコールは、前記第２の組成物において主成分である、上記（１）に記載のポリウレタン発泡体。
（３）前記第２の組成物が、前記第２の組成物の全重量に対して４０重量％〜６５重量％のポリエチレングリコール、及びを含む、上記（２）に記載のポリウレタン発泡体。
（４）前記ポリエチレングリコールが、５００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する、上記（３）に記載のポリウレタン発泡体。
（５）前記ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールが、前記第２の組成物の全重量の５重量％〜２５重量％を占める、上記（４）に記載のポリウレタン発泡体。
（６）４．０ｌｂ／ｆｔ ３ 〜９．０ｌｂ／ｆｔ ３ の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び１．５〜３．５ｓｃｆｍの空気流を有する上記（５）に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含む枕。
（７）４．０ｌｂ／ｆｔ ３ 〜９．０ｌｂ／ｆｔ ３ の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び１．５〜３．５ｓｃｆｍの空気流を有する上記（５）に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含むマットレス。
（８）上記（１）に記載のポリウレタン発泡体を含む粘弾性発泡体製品。
（９）４．０ｌｂ／ｆｔ ３ 〜９．０ｌｂ／ｆｔ ３ の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び１．５〜３．５ｓｃｆｍの空気流を有する上記（１）に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含む枕。
（１０）４．０ｌｂ／ｆｔ ３ 〜９．０ｌｂ／ｆｔ ３ の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び１．５〜３．５ｓｃｆｍの空気流を有する上記（１）に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含むマットレス。

Claims (10)

  1. 快適用途用のポリウレタン発泡体であって、
    ２０重量％〜８０重量％の水性成分及び２０重量％〜８０重量％の親水性イソシアネート末端プレポリマー成分を含む第１の組成物の反応生成物を含み、
    前記水性成分は、前記水性成分の全重量に対して少なくとも９０重量％の水を含み、
    前記親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、１重量％〜１５重量％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、イソシアネート成分及びイソシアネート反応性成分を含む第２の組成物の反応生成物であり、前記イソシアネート成分は、少なくとも９０重量％のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、及び１：１より大きく１０：１未満の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体に対する４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート異性体の重量比を有し、前記イソシアネート反応性成分は、ポリエチレングリコール及び３０００ｇ／モル〜７５００ｇ／モルの分子量及び少なくとも５０重量％のポリオキシエチレン含有量を有するポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールを含み、前記親水性イソシアネート末端プレポリマー成分は、前記第２の組成物の全重量に対して４５重量％〜７５重量％のポリオキシエチレン含有量を有する、ポリウレタン発泡体。
  2. 前記ポリエチレングリコールは、前記第２の組成物において主成分である、請求項１に記載のポリウレタン発泡体。
  3. 前記第２の組成物が、前記第２の組成物の全重量に対して４０重量％〜６５重量％のポリエチレングリコールを含む、請求項２に記載のポリウレタン発泡体。
  4. 前記ポリエチレングリコールが、５００ｇ／ｍｏｌ〜２０００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量を有する、請求項３に記載のポリウレタン発泡体。
  5. 前記ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリオールが、前記第２の組成物の全重量の５重量％〜２５重量％を占める、請求項４に記載のポリウレタン発泡体。
  6. ６４．１ｋｇ／ｍ３〜１４４．２ｋｇ／ｍ３の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び２．５ｍ３／ｈｒ〜５．９ｍ３／ｈｒの空気流を有する請求項５に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含む枕。
  7. ６４．１ｋｇ／ｍ３〜１４４．２ｋｇ／ｍ３の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び２．５ｍ３／ｈｒ〜５．９ｍ３／ｈｒの空気流を有する請求項５に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含むマットレス。
  8. 請求項１に記載のポリウレタン発泡体を含む粘弾性発泡体製品。
  9. ６４．１ｋｇ／ｍ３〜１４４．２ｋｇ／ｍ３の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び２．５ｍ３／ｈｒ〜５．９ｍ３／ｈｒの空気流を有する請求項１に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含む枕。
  10. ６４．１ｋｇ／ｍ３〜１４４．２ｋｇ／ｍ３の密度、室温で１分間の水への浸漬後の重量変化に対して３００％〜７００％の水吸収、及び２．５ｍ３／ｈｒ〜５．９ｍ３／ｈｒの空気流を有する請求項１に記載のポリウレタン発泡体から形成された層を含むマットレス。
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